2017年的好奇號——出走五年,依然懷抱利器!

寒冷,乾旱,風沙。

它緩緩地從地平線上走來,背著900公斤的「行李」,一身塵土,眉間還透出幾分焦慮。

這是好奇號探索火星的第五個年頭。

雖然相比於意料之外地已經超長待機近14年的機遇號,好奇號還不算老,但相比於6年壽命的勇氣號,6年壽命的海盜1號和4年壽命的海盜2號……這個熱愛自拍的青春少年,顯然已步入了中年。

好奇號傳回的所有自己出鏡的照片,全是它用可以360度轉動的機器臂自拍的,只是後期處理的時候通常會把照片中的機器臂給裁掉

發射於2011年11月,著陸於2012年8月的好奇號,到2017年初已經走過了15公里路程。在好奇號著陸的蓋爾環形山中,從黃刀灣、帕朗山、柏瑞哲盆地、穆雷孤峰……它不斷地向這場探險之旅最重要的目的地——高達5000米的夏普峰攀登。

好奇號在蓋爾環形山中的行進路線。蓋爾環形山的中央峰夏普山(Mount Sharp,後被正式命名為伊奧利亞山Aeolis Mons),是好奇號的下一個目的地。(Voosen, Science, 2017)

好奇號的使命是探索遠古火星可能的水和生命痕迹,而蓋爾環形山內,就是一個充滿了疑似液態水和有機物痕迹的地方。因此除了著陸器標配的各種光學相機之外,偉大的地質學家兼化學家好奇號還攜帶了十八般兵器,其中最有名的是三把寶劍:

一把是哪裡不懂點哪裡的「激光筆」,名喚ChemCam。

ChemCam的激光光譜儀可以發射高能激光脈衝,通過測量目標物被激發出的等離子體的光譜,探測目標物中含有那些化學成分。

第二把是可以通過X射線分析礦物組成的「驗礦儀」,名喚CheMin。

第三把是可以通過質譜儀分析採樣物成分的一套「試管」,名喚SAM。它是整個好奇號火星車上占體積最大,設計最複雜的儀器。

當好奇號團隊的科學家們認為這個地方腳下的成分值得探測的時候,那麼好奇號就會停下來鑽孔,採集的固體樣本被送入SAM中對應的「試管」(化學實驗杯)里之後,內部的「烤箱」會把試管中的樣本加熱到氣化(1100攝氏度),然後再用氦氣流把這些氣體「吹入」質譜儀中進行成分測定。

這些試管各有其功能,但全部都是一次性的。其中有9個專門用於進行濕化學實驗,內部封裝了溶劑,用於更好地探測有機分子,尤其是氨基酸和降解的脂肪酸,因為這類有機分子難以直接被高溫氣化

因此,這些濕化學實驗杯可以說是以探測火星可能的生命痕迹為使命的好奇號此行中的「秘密武器」了。

SAM的內部結構 (Voosen, Science, 2017)

直到2017年初,9個濕化學實驗杯都還未使用(不過其中一個已經確認有溶劑泄漏)這些一次性的「試管」太珍貴了,只有等到足夠有價值的對手出現的時候才值得祭出。

因此整整五年,好奇號一直隱忍不發,伺機而動。

而今年,正在不斷攀登夏普峰的好奇號,已經等來了那個時刻:好奇號此時正置身於一片富含有機分子的地層上,甚至還發現了降解的脂肪酸的痕迹——這可能是遠古微生物細胞壁的遺迹,但也同樣可能來自地球的探測器污染、遠古的火星火山活動,甚至隕石。人們迫切地想知道,到底是哪一種?或許只有這套濕化學實驗杯才能告訴我們了。

2017年初,好奇號團隊決定:是時候鑽孔採樣,開啟這套塵封已久的濕化學實驗杯來分析了!


可是,好奇號已經很疲憊了,病痛不斷地折磨著他的身軀

這15公里路程,是一條充滿坎坷的路,尖利的礫石不斷磨損著好奇號薄薄的鋁質車輪,留下了一道道的傷口。

好奇號的「勳章」

好奇號的電池也開始不行了

不同於使用太陽能電池結合化學電池的勇氣號和機遇號,好奇號採用的是和卡西尼號、新視野號一樣的鈈-238放射性同位素熱核電池(MMRTG),但熱核電池的輸出功率已經從著陸之初的112瓦,衰減至如今的95瓦,降低了15%。

好奇號的熱核電池MMRTG

更致命的是,好奇號的鑽孔機也不太靈便了

2016年12月初,可能是制動裝置的哪裡卡住了,好奇號的鑽孔機開始不聽使喚了。雖然有時候還是能按指令運作,但也常有不能伸縮自如的時候。

是的,恰恰在好奇號等待了五年,終於決定開啟這套珍貴的濕化學實驗杯的關頭,鑽孔機不行了……

一邊,地球上的工程師們開始日夜兼程地修復故障。

另一邊,所幸好奇號的機器臂採樣不僅只有一個鑽孔機(drill),還有一個鏟土機(scooping arm),雖然後者對堅硬的樣本無能為力,但也可以考慮鏟一點鬆軟的砂粒湊數。

那就兩手準備吧!

好在好奇號還等得起,因為接下來的計劃路線中,好奇號將會經過兩處很可能探測到生命痕迹的區域:一處是一片富含赤鐵礦的地質單元,這些富含鐵的礦物可以為微生物提供能量來源;另一處是一片富含粘土礦物的地質單元,粘土礦物可能意味著曾經存在過液態水。

總之,帶著這些期待和憂慮,2017年的好奇號從一處叫做古濕地的岩板出發了。

古濕地(Old Soaker),可能是湖泊乾涸後形成的


1月底,好奇號拍下了沙丘的變化。

2月初,好奇號經歷了幾場塵捲風。

3月底,好奇號在Ogunquit沙灘(不是美國那個),鏟土機鏟了點沙子

4月,穆雷構造區域。這個地名是為了幾年美國行星科學家布魯斯·穆雷,他曾於1976年至1982年任NASA噴氣動力實驗室(JPL)主任。

6月初,好奇號還被火星勘測軌道飛行器的高解析度相機HiRISE里出了個鏡。

6月中旬,到達薇拉·魯賓山脊(Vera Rubin Ridge),這是一片富含赤鐵礦的地質單元。這個地名是為了紀念偉大的美國天文學家,暗物質的發現者之一,薇拉·魯賓。她去世於2016年12月25日。

薇拉·魯賓山脊

9月,開始向薇拉·魯賓山脊頂部攀登。

另外一邊的地球上,NASA的工程師們正對著一個幾乎一模一樣的好奇號副本機,夜以繼日地尋找鑽孔機的故障原因和修理方案。

好奇號的鑽孔採樣原理是先把要採樣的岩石外圍固定住,再用推進裝置伸出鑽頭進行鑽孔。工程師們發現,鑽孔機的伸縮故障正是因為推進裝置出了問題。

多次恢復推進裝置的嘗試未果之後,好奇號團隊決定採用更加簡單粗暴的方式:索性直接把機器臂連著鑽頭一起鑽進採樣目標里不就好了……

但這在控制上的難度要高得多,畢竟推進裝置只能在一維方向上運動,而機器臂……雖然配備了力和扭矩感測器,但它……有五個自由度啊……

工程師們在測試新的鑽孔方案

10月17日,激動人心的一天!好奇號的鑽孔機時隔十個月再次嘗試啟動!雖然這次主要是為了測試機器臂的感測器,所以只是把機器臂連著鑽孔機一起從空中伸向地面並接觸地面,並沒有鑽孔採樣。

轉眼12月了,好奇號還沒有走出這片赤鐵礦地質單元。匆匆又是一年。

在這個將要過去的2017年里,好奇號又向前走了3公里路程,車輪上又添了新的傷痕,不管是機器臂、ChemCam還是其他儀器也都陸續發生了一點小故障……儀器故障越來越頻繁了。

又老了一歲。

好奇號皺了皺眉頭,寶劍還未出鞘。

2017年,又走了這麼遠的好奇號


意想不到的是,12月20日一早,好奇號今年最後一篇官方日誌里傳來了好消息:還記得今年今年三月鏟土機在Ogunquit沙灘鏟的那些沙子嗎?好奇號SAM的第一次濕化學實驗成功了!

雖然分析結果還沒出來,但這個劍眉星目的中年俠客終於抖抖滿身的塵土,對新的一年充滿了期待。再說,機器臂的鑽孔調試也還大有可為啊。

讓我們一起期待。

新的一年再見~


後記

2017年的最後一篇文章,獻給不斷探索、砥礪前行、永遠是少年的好奇號。

哈哈哈哈第一次嘗試武俠小說的寫法~這年頭寫科普還能滿足自己的中二病,簡直是不能更棒~

對了,人家的真名叫火星科學實驗室(Mars Science Laboratory,簡稱MSL),好奇號只是個昵稱啦。


最後,還是歡迎大家關注本專欄的同名微信公眾號永結無情游相期邈雲漢(haibaraemily_planets),不要問我為什麼不是完全同名的,扎心……

本文鳴謝 @小鋮 @蒙哥 @傷痕的天空 @李琰

拓展閱讀

【太空地質學】輝煌的五年,奮鬥的五年,好奇的五年!

參考

Voosen, P. (2017). Mars rover steps up hunt for molecular signs of life. Science, 355(6324), 444-445.

Curiosity Mission Updates - Mars Science Laboratory (這裡有好奇號每個新動向的日誌)

Where is Curiosity? - Mars Science Laboratory (好奇號每到一個新據點,就會更新兩張地圖)

Where is Boron? Mars Rover Detects It - Mars Science Laboratory

Late 2016 Map of NASA's Curiosity Mars Rover Mission - Mars Science Laboratory

Mid-2017 Map of NASA's Curiosity Mars Rover Mission

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